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JQZ200A场效应管输入级纯A类全功能高级前置放大器电原理分析

 cylye 2018-06-30

    JFET输入级纯A类全功能高级前置放大器具有动态大、失真小、噪声低、频响宽、功能全等特点。其具体功能有唱头(动磁式唱头)输入、话筒输入、CD唱机输入、磁带输入、线路输入(AUX)等功能。主放大器全部采用分立元器件,以提高电路的保真度。它采用美国产LM1035作直流控制高低音调、音量、等响及平衡的立体声电路,它还采用LM1894来进行动态降噪,使磁带及FM广播放音得到lOdB减噪效果。所以,该前置放大器很适合于广大发烧友制作组合音响。该前置放大器的型号为JQ2200A型,其整机电原理图如下图所示。

JQ2200A前置放大器电原理图

    电路原理

    1.动磁唱头均衡放大器前置放大器的第一部分,是动磁(MM)唱头均衡放大器。模拟高保真电唱机虽然已逐渐被数字CD唱机所取代,但仍不失为工薪阶层发烧友的良好声源。动磁唱头是目前模拟电唱机上最常用的高保真唱头。现在唱片公司所采用的录音频率特性均统一为RIAA(美国唱片工业协会),它的特性曲线见下图。

特性曲线

在放音时,为了恢复原来的声音,必须使放音系统具有图2中所示的放唱特性,这种放唱特性与录音特性曲线是相反的。实现图2中放唱曲线的频率响应功能的放大器称为唱片均衡放大器口这种放大器分为负反馈型(NF型)与阻容型(RC)两大类。由于负反馈型电路失真小也容易调试,该动磁唱头均衡放大器采用负反馈型均衡放大电路。考虑到该均衡放大器输入端与唱头直接配合可减少耦合电容带来的不利影响,该放大器采用两只低噪声JFET管VT1、VT2做差分输入级,以获得高输入阻抗、低噪声等特性。该级VT1与VT2的静态电流取0.55mA左右,可选用IDSS≥1~1.2mA的低噪声场效应管2SK30A等,并在IDSS1和IDSSZ两者之差在3%内配对,因为两者相差较大可使放大器静态中点电压漂移增大,导致调试困难。VT6低噪声晶体管与R3、R6、R7组成该级的恒流源,以提高该级的共模抑制比及稳定性。第二级采用VT7和VT8两只低噪声PNP管做差分共射电压放大。为扩展动态范围,该级VT7和VT8的静态电流取ImAo读者也可以根据需要取到3mA左右,动态范围及低频的量感可有所改善,而这种改善是以放大器的中点电压漂移为代价的。VT9和VT10两只低噪声NPN管构成该级的镜流源,使双端输出转变为单端输出,以获得大动态和良好线性。由于有VT11和VT12构成缓冲级,取电流很小.故该均衡放大器可不设互补射极输出器。

    2.话筒放大器话筒放大器由VT13及VT14等元件构成,输入端采用JFET做输入级,可与话筒直接配合。C13电容是为消除声反馈产生自激而设的。

    3.动态降噪系统VT11场效应管与VT12PNP晶体管构成互补射极输出器做缓冲级。该缓冲级输入阻抗高,是为了实现级与级之间良好匹配并增加带负载能力而设置的。该级静态工作电流取1.2mA左右,由R20电阻微调取得。

    VT11可选IDSS≥2mA的J型场效应管。CD唱机、电唱机(PHONO)、磁带(TAPE)、线路输入(AUX)等信号经转换开关送入该缓冲级的输入端。缓冲器输出信号送到LM1894动态降噪系统(DNR)。美国国家半导体公司研制生产的LM1894动态降噪系统,是一种不需要初始编码的非互补型降噪系统。该电路装在音响设备的放音通道中,利用声掩蔽效应和可变通带滤波器,可使已录磁带和FM广播等节目源的噪声降低lOdB以上。而杜比降噪系统是一种互补型降噪系统,要求采用杜比系统录音(编码),然后采用杜比系统放音(解码),否则就会引起信号幅频失真。相比之下,LM1894动态降噪更具有实用性和推广价值口DNR的工作原理见下图所示。DNR系统降噪利用了两条声学原理:(1)声的掩蔽效应一当有用信号足够强时,可以把同一频带内的噪声给遮盖住,使人不易觉察噪声的存在;(2)入耳对2~lOkHz之间的噪声,可闻灵敏度最高。

LM1894动态降噪更具有实用性和推广价值口DNR的工作原理

    DNR系统主要对2kHz以上的频带进行降噪。当放音时,如果音乐节目中含有高电平的高频成分,则DNR系统的通带完全打开。由于信号很强,尽管存在噪声,也会因掩蔽效应而把噪声遮盖住,入耳听不到噪声。当节目中的高频成分减弱时,通带跟着变窄,通带外噪声被切除,通带内掩蔽效应仍然起作用,人耳仍不容易听到噪声。:

    DNR系统的调整,用一盒OdB磁平带放音时,将前级输出电压调整到几十~几百毫伏均可。前级输出电平调劐这一范围后,用已录磁带的空白段放音,先将DNR,断开,录音机的音调控制器置于高音提升,低音衰减位置,音量开到最大,此时扬声器中发出明显的咝咝声。再将DNR接通,灵敏度电位器W2关到最小位置(即动臂接她),此时DNR的通带最窄,咝咝声明显降低。然后再将W2慢慢开大,一直调到扬声器中的噪声即将明显增大之前为止。这表明通带已略微打开。

    此时可对降噪效果进行一次测量:用毫伏表测输出端噪声,把关断与接通DNR时两个电压相差的倍数以dB表示,该值应在lOdB(3位)左右。

    4.童流音调控制电路图中Kl为动态降噪通断双刀双掷开关,不需要时可将DNR关断。信号经开关Kl送入LM1035直流音调控制电路oLM1035为采用直流电压控制的高低音调、音量、平衡的双声道集成电路。它具有以下特性:

    电源电压范围宽,为8~18V;音量控制范围大,为80dB;音调控制为±15dB;通道分离度为75dB;输入电平为lVrms时,低音失真为0.05%;高音噪声信号为-80dB。此外,调节引线长短接法与噪声无关。LM1035适用于中、高档音响放音系统中作有效的音响补偿。关于LM1894及LM1035的详细技术指标和电路结构,限于篇幅,请参考美国国家半导体公司的有关手册。

    5.20dB平坦线路放大器信号经过上述电路后就送到线路放大器,故线路放大器的质量对整个前置电路起着关键作辟J。使用集成运放如NE5532、NE5534等制作线路放大器,虽然给许多发烧发带来很大方便,然而资深的发烧友们更喜欢自已动手制作高质量分立元件放大器,以调试出更适合于自已放音系统的音色。电路以JFET做差分输入级,该级VT15和VT16管静态电流各取1.2-1.5mA。可选IDss≥2~3mA的低噪声2SK30A之类场效应管。VT17、VT18及R49、R50、R51构成该级的镜像恒流源电路。VT19与VT20两只PNP管构成第二级差分电压放大级,VT21与VT22两只NPN管组成该级的镜流源。该级VT19与VT20管静态电流各取2.5mA,以获得大的动态范围。末级VT23与VT24做全互补输出级,其静态电流取lOmA左右,使其工作在A类状态,以改善其线性,增加其输出带负载能力。输出设有直流输出和交流输出,C47、C48是输出耦合电容,对音质影响较大,有条件可选用无极性钽电解电容与聚丙稀电容并联。线路放大器的技术指标是:频率响应为5Hz~300kHz(-3dB),谐波失真≤0.Ol%(1kHz);输入灵敏度为lOOmV(Vo=1v);输入阻抗47kΩ;转换速率≥44V/μs。

    6.高速稳压电源为了使线路放大器具有良好瞬态响应及宽的频响,采用的稳压电源必须具备高速和低输出阻抗两个特点。该稳压电源采用双桥整流,以减小电源纹波。两只lOOOμF/35V电解电容起滤波作用。滤波电容不能过大,否则电源速度将会下降。滤波后的电压送VT29、VT30及VT32、VT33两级达林顿调整管。VT31、VT34两只2SK30管做误差放大器VT25、VT26的恒流负载。恒流负载可提高误差放大器的增益,降低电源的输出阻抗。然而增益过高会难于取得必要的参差比,易引起自激,故给恒流负载并联一支22kΩ的电阻来适当降低增益。VT27、VT28两只2SK30管做VD1、VD2稳压管的恒流负载,IDSS取电流为2--6mA。C51、C52两只lOOμF/25V电容为输出滤波电容,它们的电容量不可过火,否则会使电源速度降低。另外,在开机瞬间.lOOμF电容是调整管的负载,电容量过大会使调整管对该电容充电电流过大而造成损坏。

    元器件的选择

    该前置放大器用料需精选,场效应管及晶体管全部采用进口正品低噪声管,经晶体管图示仪测量筛选配对:电阻采用1/4W进口流水线生产的色环金属膜电阻。4.7~910pF电容采用聚苯乙烯电容。lOOOpF-0.1μF电容采用进日流水线生产的金属化复合膜电容器。l~lOOoμF电容采用进口流水线生产的优质铝电解电容。

    试验与试听表明,该前置放大器在音质、解析力、力度、动态等方面均优于NE5532和NE5534。

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